Stabilité des paires de tourbillons contra-rotatifs: application au tourbillon de jeu dans les turbomachines
Résumé
La stabilité du tourbillon de jeu d'aubage dans les compresseurs est étudiée au travers d'un modèle équivalent de paires de tourbillons. L'objectif consiste à contrôler ce tourbillon en excitant ses instabilités hydrodynamiques, ce qui permettrait de le dissiper plus rapidement et d'augmenter les performances des turbomachines. La première partie est dédiée à l'étude théorique des instabilités dans les paires de tourbillons. Un mode instable 2D du dipôle de Lamb-Chaplygin est d'abord présenté. On s'intéresse ensuite aux instabilités 3D, et à leur contrôle. Les instabilités de Crow et de Widnall, notamment avec champ de vitesse axial, sont calculées. L'utilisation d'un code de perturbation optimale permet ensuite d'optimiser la croissance de ces instabilités, ce qui fait apparaître l'importance des points de stagnation hyperbolique dans les croissances transitoires, et des possibilités de contrôle prometteuses pour les sillages d'avion de transport. Le tourbillon de jeu est ensuite étudié en soufflerie, grâce à un montage permettant, dans une première configuration, de générer une paire de tourbillons tandis qu'une deuxième configuration, grâce à l'introduction d'une plaque séparatrice, génère un tourbillon en interaction avec la paroi. L'étude de l'écoulement moyen montre que la plaque plane modifie fortement le comportement du tourbillon. En ce qui concerne les instationnarités, l'instabilité de Crow est détectée dans le cas sans plaque mais pas dans le tourbillon avec plaque, ce qui semble indiquer que la paroi inhibe cette instabilité.